Представлен сенсор на базе микроскопических ликурговых чаш
Древние римляне (и не только они) делали чаши, способные играть цветом при изменении угла падения света (да, что-то вроде упомянутой в заголовке ликурговой чаши). Современные физики под руководством Лю Логана (Liu Logan) из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне (США) разработали массивы из миллиарда крохотных «чаш», каждая из которых имеет размеры, равные миллионной доле своего римского оригинала.
Зачем? Учёные считают, что созданный таким образом сенсор сможет предложить весьма бюджетную альтернативу обычным технологиям анализа ДНК, протеинов и других сложных органических молекул.
| Ликургова чаша без фоновой подсветки и с ней (здесь и ниже иллюстрации Alex Jerez / University of Illinois at Urbana-Champaign). |
Всё, что для этого нужно, — импульсная лампа, светящая с одной стороны сенсора, и камера (любая камера, хоть от вашего смартфона) — с другой. Массив наноплазмонных сенсоров меняет цвет, когда на него падает молекула вещества, на поиск которого он настроен.
Идея, вы правы, та же, что у ликурговой чаши: когда свет падает на неё спереди, сосуд кажется зелёным, а когда сзади стенок — красным. Комбинируя крохотные частицы золота и серебра, смешанные в стекле, мастера позднеримского времени добились того, что частицы поглощают свет по-разному с разных сторон.
Наносенсоры современного производства использовали наночастицы золота, упорядоченные в массив, который состоит из множества крохотных «ликурговых чаш». Весь сенсор при этом имеет площадь в 1 см².
В итоге в одной такой «наночаше» может поместиться разве что вирус. Когда та или иная сложная органическая молекула оказывается рядом с наносенсором, она прикрепляется к одиночной «ликурговой чаше», меняя её показатель преломления и порождая в отражённом свете различные цвета. Обычно же каждую молекулу надо сначала пометить флюоресцентом. Но и тогда увидеть этот свет невооружённым глазом не получится. А здесь стандартная лампочка и записывающая камера идентифицируют молекулу буквально «на глаз».
| Огромное количество «ликурговых наночаш» позволило простыми тестами по изменению цвета обнаруживать самые разнообразные органические вещества без дорогостоящего лабораторного оборудования. |
Более того, небольшие изменения цвета подскажут исследователям, как много того или иного искомого вещества осталось в образце.
Если раствор с образцом разбрызгать на массив сенсоров с предварительно нанесёнными антителами-мишенями, то цвет изменится, если в образце есть протеины антитела-мишени. То же самое произойдёт при поиске нуклеиновых кислот.
Интересно, что, согласно разработчикам сенсора, он может быть дешевле $10. Для сравнения: новые аппараты такой же чувствительности стоят около полумиллиона долларов, а бывшие в употреблении — от $100 тыс.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Advanced Optical Materials.
Подготовлено по материалам Wired.
